بهینه‌سازی عامل تعادل پویا برای برنامه‌ریزی مسیر حرکت برخاستن

نویسندگان

1 فارغ‌التحصیل دکتری، هسته‌ی علمی سامانه‌های پشتیبان در توسعه‌ی سلامت، دانشگاه یزد، یزد، ایران

2 استادیار، هسته‌ی علمی سامانه‌های پشتیبان در توسعه‌ی سلامت / گروه مهندسی مکانیک، دانشکده‌ی فنی و مهندسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

doi
10.22041/ijbme.2020.121521.1568
چکیده

مرز تعادل روشی برای سنجش تعادل پویا در کلینیک و آزمایشگاه است که تحت تاثیر موقعیت و سرعت خطی مرکز جرم بدن قرار دارد. در این مطالعه عامل تعادل از طریق روش مرز تعادل محاسبه شده و از آن به عنوان تابع هزینه جهت برنامه­ریزی مسیر حرکت برخاستن استفاده شده است. برای محاسبه­ی کینماتیک حرکت، از نمای ساجیتال حرکت برخاستن 10 مرد جوان و سالم فیلم‌برداری شده و یک مدل دوبعدی و چهار سگمنتی بر اساس معادلات حرکت، برای محاسبه­ی موقعیت مرکز جرم، گشتاور مفاصل و انجام فرایند بهینه­سازی تعریف شده است. پس از محاسبه­ی مسیر تعادل آزمودنی­ها با استفاده از روش مرز تعادل، انتگرال زمانی مسیر تعادل (C1)، مقدار حداکثر و حداقل تعادل (C2) و انتگرال زمانی مربع مسیر تعادل (C3) به عنوان توابع هزینه تعریف شده است تا توسط الگوریتم ژنتیک به حداقل برسد. برای بررسی کیفیت مسیر پیش­بینی شده توسط مدل و مقایسه­ی آن با الگوی­ آزمودنی­ها نیز از خطای جذر میانگین مربعات استفاده شده است. طبق نتایج این پژوهش، مدلی که با استفاده از تابع هزینه­ی C3 بهینه­سازی شده، الگوی حرکتی آزمودنی­ها را به ترتیب با 19% و 40% خطای کم‌تر نسبت به C1 و C2 پیش­بینی کرده است. با این وجود پیش­بینی دقیق حرکت برخاستن توسط هیچ­یک از مدل­های پیشنهادی ارائه نشده است. در نهایت می­توان نتیجه گرفت که استفاده از تابع هزینه­ی مرز تعادل به تنهایی، انتخاب مناسبی برای برنامه­ریزی حرکات تمام بدن نمی‌باشد.